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PC住宅中预制墙体的不同安装方法
信息类别:行业快讯   发布者:综合办公室   发布时间: 2017-12-20 11:08:50.0   点击次数: 719

随着我国住宅产业化的发展,越来越多的企业开始进行“工业化住宅”的研发和生产,追求“像造汽车一样的造房子”,将房屋分解为多个模块在工厂加工成半成品,现场只要进行装配施工即可变为成品住宅,在许多发达国家由于人工成本很高,工业化生产的住宅不但品质好、施工速度快,甚至比传统的现场施工造价更低,其成熟的技术已经得到广泛认可,并逐渐成为住宅生产的主流方式,其中用预制混凝土构件(Precast Concrete,简称PC)建设的PC住宅以优良的性价比在不同国家受到普遍欢迎。

欧洲等国在二战结束后开始发展用PC构件进行大量的住宅生产,发展至今,德国、法国已经出现产能过剩,二十世纪六七十年代起,美国、加拿大、日本等国的PC住宅技术开始发展,近二十年来,PC住宅在中东、新加坡、香港、澳门开始兴起,并已被市场接受。我国在二十世纪八九十年代也曾兴起过“装配式大板住宅”,但由于受到各方面条件的制约,大板结构构件之间多以简单的机械连接为主,在房屋性能方面存在众多严重缺陷,快就被市场淘汰,截至目前,由于自然条件、资源条件、技术标准的差别,各国对PC墙板的构造设计和安装方法存在很大的区别。

中国的PC住宅结构特征主要就是“两块板”——墙板和楼板,其中的PC楼板与国外大同小异,但由于外墙板兼具围护、防水、隔声、采光、通风、保温、装饰等多项复杂功能,不同的构造方法、生产工艺和安装工法决定了不同的PC住宅技术路线和结构体系,这也是PC住宅发展的关键,为了解决好质量、进度、成本之间的矛盾,众多的国内企业纷纷从日本、德国、法国、美国、澳大利亚等国家引进各种不同的PC技术,各国的PC住宅之间的技术和性能差异很大,行业内也产生了“中国的PC住宅主体结构应该采用什么样的技术体系?”的争论,其实,对于PC墙板的安装技术无外乎“后安装法”(日本工法)、“先安装法”(香港工法)两种主流的安装方式,为了说明两种不同工法的区别和适应性,本文作者总结数年研究与实践的心得,简述PC墙体的主流生产和安装方式,并结合我国住宅主要是“墙结构”的特点,与读者共同探寻适合我国PC住宅技术发展的正确方向。

1.后安装法

所谓“后安装法”即:待房屋的主体结构施工完成后,再将预制好的PC墙板作为非承重结构安装在主体结构上,其中主体结构可以是钢结构、现浇混凝土结构、预制混凝土结构,这样的非承重PC墙板又称为外墙挂板,此做法在欧美日非常多,尤其以日本发展的最为成熟。


“后安装法”的特点是:由于安装过程会产生差积累,因此对主体建筑的施工精度和PC构件的制作精度要求都非常高,导致主体施工费用、构件模具费用和安装人工费用都很高,而且构件之间多数采用螺栓、埋件等机械式连接,构件之间不可避免地存在“缝隙”,为了美观往往将这些缝隙设计成明缝,必须要进行填缝处理或打胶密封,这种工法必须进行细致的施工,否则容易在防水、隔音等方面出现问题。


某集团后安装法实践


某样板楼缝隙出现渗水

某企业实践的后安装法构件之间存在明缝


为了掩盖明管明线,只能增加造价做SI体系


2.先安装法

所谓“先安装法”即:在进行建筑主体施工时,把PC墙板先安装就位,用现浇的混凝土将PC墙板连接为整体的结构,其主体结构构件一般为现浇混凝土或预制叠合混凝土结构,先安装法的PC墙板既可以是非承重墙体,也可以是承重墙体,甚至是抗震的剪力墙。


“先安装法”的特点是:在施工过程中,用现浇混凝土来填充PC构件之间的空隙而形成“无缝连接”的结构,现浇连接施工的过程是消除误差的机会,而不会形成“误差积累”,从而大大降低了构件生产和现场施工的难度,更易于市场推广。同时构件之间“无缝连接”的构造增强了房间的防水、隔音性能。香港房屋署在发展PC住宅的过程中,先是从法国和日本引进了“后安装法”,结果普遍出现了缝隙漏水的情况,给后期维护带来了难度,为了解决这一难题他们从新加坡引进了“先安装法”,整体无缝连接的结构彻底解决了香港房屋外墙渗漏的维修之苦,因此香港房屋署将这种工法不断改进和推广至今,现在香港已经有几千万平米公屋和居屋采用先安装法的PC外墙,因此“先安装法”又被叫做“香港工法”。


北京万科的先安装法施工


长沙远大的先安装法施工


快而居的先安装法试验(墙板预埋了插座)


快而居装配整体式样板楼施工

究竟哪种工法更符合我国PC住宅的发展需求呢?面对这一疑问,众多国内外企业对两种工法进行了实践探索,特别是万科和长沙远大都在实际工程中应用过两种工法,笔者也曾在快而居公司对两种工法进行了实验对比,基本掌握了两种不同工法各自的优缺点,并结合我国的住宅特性,系统地研究了它们在建筑结构设计、预制构件拆解、构件生产、安装构造等方面的区别:


设计上的区别:是否可以承重以及与主体结构的关系

先安装法(香港工法)既可设计为弹性约束的非承重外墙,也可设计成承重墙或抗震剪力墙。既可参与结构受力,也可与结构弱连接。

后安装法(日本工法)一般设计为非承重外墙作为外墙挂板使用,PC墙板被当成“荷载”依附在主体结构上,同时不会约束主体结构的变形,受力特征类似于幕墙。

总结

将PC墙板设计成剪力墙参与结构受力是一种发展和创新,也是解决我国剪力墙结构为主的多高层住宅重要的技术手段。


连接方式区别:整浇连接和机械式连接

先安装法(香港工法)在PC构件与现浇混凝土交接部位留出连接钢筋,并做出键槽或自然粗糙面以保证新旧混凝土连接成为整体。

后安装法(日本工法)在PC构件与主体结构交接部位预埋螺栓或埋件,通过螺栓或焊接等机械连接方式固定墙板。

总结

先安装法PC构件连接部位的自然粗糙面制作效果是新旧混凝土连接成为整体的关键技术,在香港已经十分普及。


构件之间连接的性能区别:无缝和明缝

先安装法(香港工法)新旧混凝土被“无缝连接”,施工缝处具备一定的自防水性能,一般不需额外处理,也不需要后期维护。

后安装法(日本工法)构件之间存在宏观的明缝,必须进行填缝处理,以提高房屋的防水、防火、隔音性能。

总结

后装法对填缝材质的强度、弹性、耐久性要求较高,目前主要依靠进口,维护周期约5~20年。



PC墙板精度要求

先安装法(香港工法)构件边缘一般有伸出连接钢筋,接合面设有键槽或自然粗糙面,现浇部分可适应PC墙板的误差,因此对PC墙板的精度要求较低。

后安装法(日本工法)构件边缘一般不出钢筋,而是在构件表面预留预埋连接螺栓或埋件,PC墙板的尺寸以及各连接件的位置要求十分精确,否则将影响安装。

总结

在后安装法施工中,如果构件精度不高,或者主体结构的精度不高,将导致PC墙板无法正确地安装。


水电管线的做法区别

先安装法(香港工法)可以类似于现浇结构在PC墙板中预留预埋暗管或暗线,在现场通过现浇部位连接成为系统。

后安装法(日本工法)由于构件之间成为“硬碰硬”式的连接,一般只能在PC墙板表面走明线明管。

总结

日本工法只能采用SI的理念,必须要做精装修来处理明线明管,无形中提高了工程造价。


PC墙板的生产成本

先安装法(香港工法)由于出筋的需要,模具制作和装、拆模具相对复杂,构件的生产成本略高。

后安装法(日本工法)模具构造简单,但对模具的制作精度要求非常高,构件的生产成本略低。

总结

后安装法模具费用高、预埋件费用高,目前“日本工法”的构件成本是“香港工法”的2倍左右。


对工程进度的影响

先安装法(香港工法)结构封顶时等于主体和PC外墙已经完工。

后安装法(日本工法)PC外墙的安装滞后于主体结构施工。


以上对比的内容不难看出,“日本工法”以干式作业为主,其结构体系更趋向于“装配式结构”,而香港工法提倡预制与现浇相结合,结构体系为“装配整体式结构”,从在编的国家行业标准《装配式混凝土结构技术规程》内容来看,国内PC住宅的发展方向是装配整体式结构,国内众多企业在PC外墙技术的发展趋势也与此相符,比如万科、长沙远大都经历了从学习“日本工法”开始,后来逐步转变为“香港工法”而走向成熟运用,黑龙江宇辉、中南建设也都采用了“先立墙、后浇筑”的施工方法,走的是装配整体式结构的道路,这些用先安装工法建造的PC住宅,其性能与传统工艺建造的住宅基本没有区别。


PC住宅预制外墙的安装工法研究,不是简单地聚焦于“先装”还是“后装”,其意义在于两种不同的工法在前期的结构设计、构件拆解、构件模具、构件生产、安装施工环节存在着重大区别,并且在房屋性能、建筑成本方面影响巨大,对于合理确定PC住宅的技术路线和结构体系具有重要的意义。“香港工法”比较适合当前中国住宅产业化重点发展“装配整体式结构”的现状,而“纯装配式”的“日本工法”则可用于公共性建筑。


作者简介:谷明旺,全国一级注册结构工程师,深圳市现代营造科技有限公司总经理,深圳市建筑产业化副会长,中国水泥与混凝土制品协会预制构件分会副秘书长,长期从事建筑和设计、施工、监理、建筑产业化研究,本文原文发表于《中国建设报》。








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